流行病学成功的宋内志贺菌通过增强毒力和应激耐受性实现全球传播

本研究针对宋内志贺菌（Shigella sonnei）在全球日益成为细菌性痢疾主要病原体的现象，通过构建代表性菌株参考集并结合斑马鱼感染模型，揭示成功谱系（Lineage 3）通过减少免疫原性成分、增强Ⅳ组荚膜（G4C）表达及耐受补体杀伤和吞噬作用，从而获得更高毒力和环境适应性的分子机制，为疫苗设计和防控策略提供新靶点。

　　

细菌性痢疾仍是全球腹泻相关死亡的主要原因，其中宋内志贺菌（Shigella sonnei）的流行率近年来显著上升，逐渐取代福氏志贺菌成为主导病原体。宋内志贺菌可分为五个单系谱系，但大多数感染由谱系3（Lineage 3）中的少数克隆亚系引起，这些亚系与广泛使用的实验室菌株53G（属于谱系2）存在显著差异。然而，这些全球优势谱系成功的潜在因素仍不明确，部分原因在于缺乏完整基因组序列和合适的动物模型。近期发表于《Nature Communications》的研究通过整合基因组学、体内外感染模型和人类细胞实验，揭示了流行病学成功谱系的毒力增强和应激耐受特性。

研究采用的主要技术方法包括：①构建涵盖谱系1、2、3的临床分离株参考集进行全基因组比较分析；②利用斑马鱼感染模型评估细菌毒力、扩散能力和免疫应答；③通过定量PCR（qRT-PCR）和蛋白分泌实验检测毒力基因表达和Ⅲ型分泌系统（T3SS）活性；④采用补体杀伤试验和人类中性粒细胞感染模型分析细菌耐受机制；⑤通过激光共聚焦显微镜和细胞毒性测定观察宿主细胞反应。

Lineage 3 S. sonnei harbour fewer genes encoding immunogenic components

基因组分析显示，与谱系1和2相比，谱系3携带最少的毒力相关基因（平均80个），但T3SS相关基因高度保守。差异主要存在于编码免疫原性成分（如黏附素和菌毛）的基因，谱系3缺失了type 1、K88菌毛和sat毒素基因，推测其通过减少免疫识别逃逸宿主应答。

Lineage 3 S. sonnei are more virulent in vivo

斑马鱼感染实验表明，在32.5℃（模拟人体温度）下，谱系3菌株（Clade 3.6和3.7）的死亡率显著高于谱系1和2。细菌负荷量无谱系差异，但谱系3表现出更强的体内扩散能力，从后脑室（HBV）向神经管扩散的频率更高。

pINV stability and T3SS activity do not drive differences in virulence

质粒pINV（携带T3SS）的稳定性在谱系间无差异，且T3SS核心基因（virF、virB、ipaB）的表达和效应蛋白分泌水平相似，表明毒力差异并非由T3SS活性或质粒稳定性驱动。

Neutrophils respond faster and in greater abundance to Lineage 3 infections

谱系3感染诱导更强烈的中性粒细胞应答：感染早期（3–6 hpi）中性粒细胞招募量显著增加，同时中性粒细胞趋化因子cxcl8（IL-8同源物）和cxc18b表达上调。巨噬细胞应答无谱系差异，表明中性粒细胞在控制感染中起核心作用。

Lineage 3 S. sonnei isolates have an increased stress tolerance

谱系3对补体介导的杀伤具有更强抗性：经75%补体处理后，其存活率较谱系2高2.5倍。该表型与Ⅳ组荚膜（G4C）合成基因（wza、wzc、wzx、wzy、wzzB）的上调表达相关，表明荚膜增强了对宿主免疫效应的耐受。

Lineage 3 S. sonnei is more tolerant of phagosomal killing by human neutrophils

人类细胞实验证实：谱系3在上皮细胞（HeLa）中的侵袭和复制能力无优势，但对中性粒细胞介导的吞噬杀伤耐受性显著增强——感染1小时后谱系3的存活菌量是谱系2的4倍，且细胞毒性（LDH释放）和炎症因子表达无差异，说明其特异性适应髓系免疫压力。

研究结论表明，流行病学成功的谱系3宋内志贺菌通过基因组精简（减少免疫原性成分）和Ⅳ组荚膜上调表达，获得增强的毒力、扩散能力和应激耐受性，从而更好地适应宿主环境并逃逸免疫清除。该研究首次将斑马鱼模型应用于宋内志贺菌功能比较分析，揭示了中性粒细胞应答和荚膜介导的耐受机制在细菌进化中的关键作用，为理解人适应病原体的演化路径及制定靶向干预策略提供了重要依据。